Röntgenlaser auf Basis Freier-Elektronen-Laser (XFELs) erlauben es, Materie auf atomarer Raum- und Zeitskala zu durchleuchten. Sie nutzen den Effekt aus, dass beschleunigte hochenergetische Elektronen unter bestimmten Bedingungen hochintensive und kurzwellige elektromagnetische Strahlung im Röntgenwellenlängenbereich aussenden können. Bestehende XFEL-Anlagen basieren auf herkömmlichen Teilchenbeschleunigern, also kilometerlangen, milliardenteuren Großforschungsinfrastrukturen, die weltweit nur an wenigen Standorten zur Verfügung stehen.
Einen grundlegend anderen Weg verfolgt Prof. Dr. Bernhard Hidding, Leiter der Arbeitsgruppe Starkfeld-Laserphysik an der HHU. Er nutzt Laserstrahlen, um Plasmen zu erzeugen, in denen Teilchen auf extrem kurzen Strecken beschleunigt werden. Hidding: „Auf Basis von Schlüsselentwicklungen an unserem Institut können wir tausendfach kompaktere Teilchenbeschleuniger bauen, die zugleich bis zu 100.000-fach brillantere Elektronenstrahlen erzeugen können.“
Mit dem Projekt NEXLIGHT soll der Weg zur industriellen Nutzung darauf aufbauender kompakter Röntgenlaser geebnet werden. Die europäische Förderlinie der „Proof of Concept Grants“, über die das Projekt gefördert wird, ist dabei ausschließlich für Forschende zugänglich, die zuvor in einem „ERC Frontier Research Grant“ die notwendigen wissenschaftlichen Durchbrüche erzielt haben. Im Fall von NEXLIGHT ist dies Hiddings ERC-Projekt NeXource, in dem er mit seinem Team zeigte, wie XFELs künftig um Größenordnungen kompakter und kostengünstiger realisiert werden können.
Hidding: „Mit kompakten XFELs, die auf unseren Laser-Plasma-Teilchenbeschleunigern basieren, kann sich der Zugang zu Röntgenlaserstrahlung grundlegend verändern. Denkbar sind flexibel nutzbare, regionale Zentren für Forschung, Medizin und Unternehmen, die über eigene XFEL-Systeme verfügen. Damit eröffnen sich Potenziale für neue, teilweise bisher nicht mögliche Anwendungen unter anderem in Biomedizin und Wirkstoffentwicklung, Material- und Halbleiterforschung sowie Energie- und Fusionsforschung.“
Die Düsseldorfer Forschenden wollen mit NEXLIGHT für Röntgenstrahlung das erreichen, was Laser für sichtbares Licht ermöglicht haben: ein vielseitig verfüg- und einsetzbares, extrem lichtstarkes Werkzeug für Wissenschaft und Industrie. „Für den Wissenschafts- und Deep-Tech-Standort Nordrhein-Westfalen und für uns an der ARCTURUS-Laser-Plasma-Facility an der HHU bedeutet das Projekt eine große Chance“, betont Hidding.
Das Forschungsteam wird an der HHU im Hinblick auf die Sicherung geistigen Eigentums und die Unternehmensgründung durch das Center for Entrepreneurship Düsseldorf (CEDUS) sowie die „Gateway Factory“ durch die Ausarbeitung von Anwendungsszenarien und Verwertungsperspektiven der Technologie unterstützt. Darüber hinaus beraten die Institutionen zu Geschäftsmodellen und Gründungsaktivitäten.
ERC Proof of Concept Grant
Pionierforschung bringt oft radikal neue Ideen hervor, die Innovationen und unternehmerische Kreativität vorantreiben und mit denen gesellschaftliche Herausforderungen begegnet werden kann. Das ERC-Förderprogramm zielt darauf ab, das kommerzielle und gesellschaftliche Innovationspotenzial von ERC-geförderter Forschung zu ergründen. Auf diese Weise soll der Wert der vom ERC geförderter Spitzenforschung maximiert werden, indem weiterführende Arbeiten finanziert werden, die in der vorangegangenen Förderung nicht vorgesehen waren.
Weitere Informationen: ERC-Seiten zum Förderprogramm
